29590 ban_at_semiconductor_540x150

Giải pháp tối ưu để kiểm soát lưu lượng khí Biogas

Email In PDF.

Sự phân hủy từ những chất thải thừa của gia súc trên các nông trại hay trong các quá trình hoạt động sản xuất nông nghiệp là một “nguồn lớn” sinh ra khí Biogas giàu Metan(CH4) khi nó được sử dụng như khí đốt.

Tái sinh khí Metan (CH4) từ trang trại

Sự phân hủy từ những chất thải thừa của gia súc trên các nông trại hay trong các quá trình hoạt động sản xuất nông nghiệp là một “nguồn lớn” sinh ra khí Biogas giàu Metan(CH4) khi nó được sử dụng như khí đốt. Thay vì khí thải vào môi trường tạo thành hiệu ứng nhà kính thì những hoạt động được gọi là “mô hình hóa trang trại hiện đại” đang được đầu tư trong hệ thống lò đốt (digester system) nhằm tái sử dụng khí và làm giảm tối đa lượng khí thải vào môi trường. Khí thu hồi được sử dụng làm nhiên liệu cho máy phát điện nhằm tạo ra nguồn năng lượng một cách thuận lợi. Ngoài ra, nguồn năng lượng dư thừa còn được bán cho các lưới điện địa phương.

Vấn đề đặt ra

Trong mọi hệ thống thu hồi khí sinh học Biogas, việc kiểm soát lưu lượng dòng chảy của khí CH4 và những khí hỗn hợp khác là cần thiết để đảm bảo hiệu quả và năng suất hoạt động của quá trình xử lý lò đốt áp lực(digester process) cũng như hiệu quả hoạt động của thiết bị tuabin khí, những quy trình mà sử dụng khí Biogas từ lò đốt áp lực để tạo ra năng lượng điện.

Giống như hầu hết các hoạt động nông nghiệp, các nhà máy thu thập phân từ gia súc để xử lý chúng bằng cách xây dựng các lò phản ứng (reactor) đặc biệt để tạo ra khí CH4. Những nhà máy này cần một công nghệ đo lưu lượng khí đặc biệt-khí Biogas để đo chính xác lưu lượng thể tích khí và gửi thông tin tới “bộ phận xử lý”. Những ứng dụng đo lưu lượng khí Biogas này đưa ra một vài sự thách thức trong việc lựa chọn thiết bị đo lưu lượng phù hợp:

  • “Độ nhạy” của dòng khí thấp do quá trình tạo khí từ sự bốc hơi ở lò đốt thấp.
  • Sự bù nhiệt trong quá trình đọc dữ liệu khi nhiệt độ thay đổi.
  • Việc hiệu chuẩn cho hỗn hợp khí (CH4 + CO2 + …).
  • Với những khí có độ ẩm và bẩn.
  • Môi trường lắp đặt đặc biệt-khí có khả năng dễ cháy và gây nổ.
  • Ít phải bảo dưỡng, lắp đặt đơn giản, tính kinh tế cao.

Khí Biogas là khí ẩm và bẩn với những “hạt”, thứ mà rất nhanh tạo ra chất bẩn làm tắc nghẽn “sensor đo” của thiết bị. Các khí bẩn ướt này cũng sẽ làm tắc thiết bị đo, những thiết bị mà được thiết kế có bộ phận “sensor” chuyển động hoặc những tấm orifice. Đã có nhiều nhà máy ban đầu đã sử dụng công nghệ đo lưu lượng Oscillator và Vortex. Tuy nhiên, những thiết bị sử dụng công nghệ này chứa những bộ phận chuyển động hoặc những tấm orifice và chúng không có khả năng đo chính xác lưu lượng những dòng khí có “độ nhạy” thấp như khí Biogas trong ứng dụng này.

Nhà máy S.P.M (S.P.M. Feed Company Limited, ThaiLand) bằng kinh nghiệm đã nhiều lần đưa ra kết luận rằng những thiết bị đo sử dụng công nghệ trên đều không đáp ứng được yêu cầu đo lưu lượng khí Biogas bẩn và ướt này. Các bộ phận “sensor” của thiết bị đo đều bị bẩn và tắc bởi môi trường khí Biogas này. Sử dụng những thiết bị đo với công nghệ trên, S.P.M cũng đã gặp phải những kết quả đo không chính xác.

image001

Ví dụ, giới hạn lưu lượng thấp nhất mà công nghệ này có thể đo được là 100m3/h (NCMH). Với dải lưu lượng thực tế quá thấp , thiết bị đo sử dụng công nghệ Vortex không thể đo khí chính xác đủ để thiết bị đo có thể cấp được tín hiệu điện đầu ra. Ngoài ra, những người công nhân còn phải tắt các thiết bị đo lưu lượng khí sử dụng công nghệ Oscillator và Vortex vài lần trong mỗi tháng để làm vệ sinh thiết bị đo. Những yêu cầu cần bảo dưỡng cho thiết bị một cách liên tục như vậy sẽ làm ảnh hưởng tới hiệu quả và năng suất của nhà máy.

Giải pháp

Với những thách thức như vậy, để giải quyết bài toán đo lưu lượng khí Biogas, đã có rất nhiều các công nghệ đo lưu lượng được ứng dụng vào thực tế này nhằm đem lại những kết quả tối ưu nhất.

Một công nghệ thường được sử dụng hiện nay là công nghệ phân tán nhiệt(thermal dispersion technology). Có thể gọi đó là công nghệ chênh nhiệt (∆T) hay công nghệ hay công nghệ nhiệt. Công nghệ này sử dụng hai đầu đo, một đầu được gia nhiệt-đầu còn lại được dung để “cảm nhận” nhiệt độ thực của dòng môi chất trong quá trình. Sự chênh lệch nhiệt độ này và tỷ lệ thực chính là lưu lượng về khối lượng của môi chất sau khi đã được tính toán và xử lý.

image002

Nguyên lý hoạt động công nghệ phân tán nhiệt đã được tích hợp sẵn việc tính toán các thông số liên quan như tỷ trọng (density), độ nhớt tuyệt đối (absolute viscosity), hệ số dẫn nhiệt (thermal conductivity) và nhiệt độ cụ thể của khí được đo. Kết quả cuối cùng sẽ hiển thị khối lượng lưu lượng (mass flow) mà không yêu cầu cần phải gắn thêm bất cứ thiết bị đo hỗ trợ hoặc phép tính nào khác. Điều này có ưu điểm rất lớn đó là duy trì được độ chính xác trên phạm vi toàn dòng chảy mà không cần dùng cùng lúc nhiều thiết bị. Công nghệ này sử dụng nguyên lý đẳng dòng (sơ đồ nguyên lý):

image003

Công nghệ-nguyên lý này được FCI-Mỹ sáng chế độc quyền và ứng dụng trên toàn thế giới.

Sau nhiều năm nghiên cứu, nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế. Một dòng sản phẩm được mang tên ST50/51-thiết bị đo lưu lượng công nghệ phân tán nhiệt của hãng FCI-Mỹ (Fluid Components International), thiết bị này đã hoàn toàn loại bỏ sự lo lắng về vấn đề kiểm soát lưu lượng cho những dòng khí/khí nén ẩm và ướt. Thiết bị đo lưu lượng khí nén/khí Biogas được thiết kế đặc biệt, mang tính kinh tế cao, giải quyết được thách thức lớn nhất đó là đo lưu lượng khí CH4 được sinh ra từ lò đốt (digester process).

ST51 với tính năng vượt trội, độ chính xác lên tới ±1% giá trị đọc và tính lặp đọc ±0.5%, tối ưu giới hạn dòng khí 0.08-122 (NMPS), ứng dụng cho kích cỡ đường ống lên tới 24”( 610mm), dải turndown 100:1, áp suất trong khoảng -18oC đến 121oC, áp suất lên tới 500psig(34bar). Thiết bị này tất cả đều được hàn kín đảm bảo, hai đầu đo “sensor” đều được bảo vệ (thermowell protected platinum 100 ohm RTD). ST51 được thiết kế không có bộ phận chuyển động nên hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu ứng dụng với những dòng khí ẩm và bẩn như Biogas. Bên cạnh đó, ST51 còn đáp ứng các cấp an toàn bảo vệ như: Metal, NEMA4X, IP67. Dòng cấp vào linh động với cả nguồn DC hay AC, tín hiệu đầu ra 4-20mA, chuẩn RS232C.

Kết luận

Với những ứng dụng cho dòng khí Biogas, FCI đã hoàn toàn đáp ứng được những thách thức đáng ngại nhất mà các thiết bị của các hãng khác hầu như không giải quyết được bài toán về khí Biogas với nhiều yêu cầu khắt khe như trên.

Để có thể dễ dàng cho việc lựa chọn thiết bị phù hợp, vui lòng truy cập website:

http://www.fluidcomponents.com/

Mọi thông tin chi tiết, xin vui lòng liên hệ:

Mr.Duong Ngo Anh/ Sales Engineer

EEC Engineering JSC
Power Division
Room No.403, 4th Floor, Building 133

Thai Ha str, Dong Da dist, Hanoi, Vietnam.
Tel:   +84 4 3562 5152
Fax:  +84 4 3562 5153
HP:   +84 974 50 50 70
Email: anhdn@eecgroup.com.vn
Website: www.eecgroup.com.vn


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: